DE102009056674B4 - Device and method for influencing the lateral dynamics of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Beeinflussung der Querdynamik eines Kraftfahrzeugs, umfassend:- einen oder mehrere Aktuatoren (4) zur radindividuellen Einstellung von Antriebs- und Bremsmomenten,- einen Fahrdynamikbeobachter (2), der auf der Grundlage eines Referenzmodells des Fahrzeugs eine Gierrate und/oder Gierbeschleunigung bereitstellt,- eine Vorsteuerung (31) zur Erzeugung einer ersten Stellsignalkomponente für den bzw. die Aktuatoren (4) auf der Grundlage eines ersten Signals, das einen Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung repräsentiert sowie eines zweiten Signals, das einen Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit repräsentiert,- einen Regler (32), dem als Eingangsgröße eine Gierraten- und/oder Gierbeschleunigungsdifferenz aufgeschaltet ist, die aus einem Sollwert und einem Istwert gebildet wird, wobei der Sollwert durch den Fahrdynamikbeobachter (2) ermittelt und der Istwert gemessen oder aus gemessenen Fahrzeugparametern ermittelt wird, und als Ausgangssignal eine zweite Stellsignalkomponente für den bzw. die Aktuatoren (4) bereitstellt. dadurch gekennzeichnet, dassin der Vorsteuerung (31) die Grundeinstellung des Stellsignals für den bzw. die Aktuatoren (4) erfolgt, wohingegen über den Regler (32) Modellierungsungenauigkeiten und Umwelteinflüsse kompensiert werden,dem Fahrdynamikbeobachter (2) das erste Signal, das einen Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung repräsentiert, und das zweite Signal, das einen Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit repräsentiert, als Eingangsgrößen aufgeschaltet sind und der Fahrdynamikbeobachter (2) hieraus eine Wunschbewegung des Fahrzeugs in Form der Gierrate und/oder Gierbeschleunigung ermittelt, undfür die Vorsteuerung (31) als Eingangsgrößen lediglich das erste Signal, das einen Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung repräsentiert, das zweite Signal, das einen Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit repräsentiert, sowie die vom Fahrdynamikbeobachter (2) bereitgestellte Wunschbewegung des Fahrzeugs zur Berechnung eines durch die erste Stellsignalkomponente repräsentierten vorzusteuernden Moments benutzt werden;wobei das kombinierte Stellsignal aus der ersten Stellsignalkomponente (s1) und der zweiten Stellsignalkomponente (s2) ein zur Realisierung einer gewünschten Fahrzeugbewegung erforderliches Zusatzgiermoment (MZ,TV) durch Torque Vectoring repräsentiert, undwobei das aus den beiden Stellsignalkomponenten (s1, s2) gebildete Stellsignal dazu dient, über den bzw. die Aktuatoren (4) am Fahrzeug das Zusatzgiermoment (MZ,TV) durch Torque Vectoring zu bewirken und der Aufbau besagten Zusatzgiermoments (MZ,TV) durch eine Aufteilung von Antriebsmomenten, einen Bremseingriff oder die Kombination aus beidem realisiert wird.Device for influencing the lateral dynamics of a motor vehicle, comprising: - one or more actuators (4) for wheel-specific adjustment of drive and braking torques, - a vehicle dynamics observer (2) which provides a yaw rate and/or yaw acceleration based on a reference model of the vehicle, - a pilot control (31) for generating a first control signal component for the actuator(s) (4) based on a first signal that represents a driver's request regarding the direction of travel and a second signal that represents a driver's request regarding the driving speed, - a controller (32), to which a yaw rate and/or yaw acceleration difference is connected as an input variable, which is formed from a target value and an actual value, the target value being determined by the vehicle dynamics observer (2) and the actual value being measured or determined from measured vehicle parameters, and as Output signal provides a second control signal component for the actuator(s) (4). characterized in that the basic setting of the control signal for the actuator(s) (4) takes place in the pilot control (31), whereas modeling inaccuracies and environmental influences are compensated for via the controller (32), the vehicle dynamics observer (2) receives the first signal that represents a driver's request with regard to represents the direction of travel, and the second signal, which represents a driver's request with regard to the driving speed, are connected as input variables and the vehicle dynamics observer (2) determines from this a desired movement of the vehicle in the form of the yaw rate and / or yaw acceleration, and for the pilot control (31) as input variables only the first signal, which represents a driver's request regarding the direction of travel, the second signal, which represents a driver's request regarding the driving speed, and the desired movement of the vehicle provided by the vehicle dynamics observer (2) are used to calculate a torque to be pre-controlled represented by the first control signal component; the combined control signal from the first control signal component (s1) and the second control signal component (s2) represents an additional yaw moment (MZ, TV) required to realize a desired vehicle movement through torque vectoring, and the control signal formed from the two control signal components (s1, s2) serves for this purpose , via the actuator(s) (4) on the vehicle to effect the additional yaw moment (MZ,TV) through torque vectoring and the build-up of said additional yaw moment (MZ,TV) is realized by a distribution of drive torques, a braking intervention or a combination of both.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugquerdynamik und insbesondere auf eine aktive Beeinflussung des Gierwinkels von Kraftfahrzeugen. Letzteres wird gelegentlich auch als Active Yaw oder Torque Vectoring bezeichnet.The invention relates to the field of vehicle lateral dynamics and in particular to actively influencing the yaw angle of motor vehicles. The latter is sometimes also referred to as Active Yaw or Torque Vectoring.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 8. Solche sind aus
Weitere Vorrichtungen und Verfahren sind aus
Herkömmliche offene Differentiale ermöglichen eine Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs, indem an den Fahrzeugrädern einer Achse unterschiedliche Drehzahlen zugelassen werden. Das Antriebsmoment wird gleichmäßig auf beide Räder übertragen. Den fahrdynamischen Eigenschaften sind hierbei jedoch dahingehend Grenzen gesetzt, dass die Traktion des Rads mit der besseren Haftung durch das Rad mit der geringeren Haftung beschränkt wird. Dies macht sich insbesondere bei glatter Fahrbahn oder bei schneller Kurvenfahrt bemerkbar.Conventional open differentials enable a motor vehicle to corner by allowing different speeds on the vehicle wheels on one axle. The drive torque is transmitted evenly to both wheels. However, there are limits to the driving dynamics properties in that the traction of the wheel with better grip is limited by the wheel with less grip. This is particularly noticeable on slippery roads or when cornering quickly.
Mittels eines Sperrdifferenzials, das die Antriebsräder z.B. durch Reibung zumindest teilweise miteinander koppelt, können Traktion und Fahrdynamik verbessert werden. Durch die Sperrung wird jedoch die Kurvenfahrt erschwert, so dass das Fahrzeug zum Untersteuern neigt. Regelbare Differenzialsperren kombinieren die Kurvenwilligkeit eines offenen Differenzials mit der verbesserten Traktion eines Sperrdifferenzials. Durch eine intelligente Logik, die den jeweiligen Fahrzustand berücksichtigt, wird das Differenzial nur in dem Maß geschlossen, wie es die jeweilige Fahrsituation erfordert. Gleichwohl ist auch ein geregeltes Sperrdifferenzial nur in Ausnahmesituationen in der Lage, ein Fahrzeug kurvenwilliger machen. Die vorteilhaften Eigenschaften eines Quersperrenprinzips lassen sich überwiegend nur im Grenzfahrbereich erfahren. Prinzipbedingt kann ein Sperrdifferenzial bestehende Drehzahlunterschiede nicht vergrößern bzw. ein größeres Moment auf ein schneller drehendes Rad übertragen.Traction and driving dynamics can be improved by means of a limited-slip differential, which at least partially couples the drive wheels to one another through friction, for example. However, the lock makes cornering more difficult, so that the vehicle tends to understeer. Adjustable differential locks combine the cornering ability of an open differential with the improved traction of a limited-slip differential. Thanks to intelligent logic that takes the respective driving condition into account, the differential is only closed to the extent required by the respective driving situation. Nevertheless, a controlled limited-slip differential is only able to make a vehicle more willing to corner in exceptional situations. The advantageous properties of a cross-lock principle can mainly only be experienced in the limit driving range. Due to its principle, a limited-slip differential cannot increase existing speed differences or transfer a larger torque to a faster rotating wheel.
Weiterhin ist es allgemein bekannt, durch automatische Bremseingriffe den Gierwinkel eines Kraftfahrzeugs zu beeinflussen, um Fahrzeugdynamik und Fahrsicherheit zu verbessern. Beim Bremseingriff wird jedoch Antriebsenergie in Reibungsverluste umgesetzt, was einer dynamischen Fahrweise entgegengerichtet ist.Furthermore, it is generally known to influence the yaw angle of a motor vehicle through automatic braking interventions in order to improve vehicle dynamics and driving safety. However, when braking, drive energy is converted into friction losses, which is contrary to a dynamic driving style.
Torque Vectoring Differenziale, wie sie beispielsweise aus
Ferner ist es möglich, bei allradgetrieben Fahrzeugen das vom Fahrzeugmotor bereitgestellte Antriebsmoment zum Beispiel über ein Torque Vectoring Differenzial auch variabel auf die Fahrzeugachsen zu verteilen.Furthermore, in all-wheel drive vehicles, it is possible to variably distribute the drive torque provided by the vehicle engine to the vehicle axles, for example via a torque vectoring differential.
Ein zentrales Problem bei Torque Vectoring Systemen stellt die Ermittlung der erforderlichen Radmomente, d.h. der Antriebs- und Bremsmomente an den Fahrzeugrädern dar.A central problem with torque vectoring systems is determining the required wheel torques, i.e. the drive and braking torques on the vehicle wheels.
Aus der
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine robuste Einstellung der Radmomente eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die sich durch ein hochdynamisches und harmonisches Ansprechen auszeichnet.Based on this, the invention is based on the object of creating a robust adjustment of the wheel torques of a motor vehicle, which is characterized by a highly dynamic and harmonious response.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Querdynamik eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 sowie weiterhin durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8 gelöst.This object is achieved by a device for influencing the lateral dynamics of a motor vehicle according to
Das aus den Stellsignalkomponenten gebildete Stellsignal bewirkt über den bzw. die Aktuatoren am Fahrzeug ein Giermoment durch Torque Vectoring. Der Aufbau des zusätzlichen Giermoments kann durch eine Aufteilung von Antriebsmomenten, einen Bremseingriff oder die Kombination aus beidem realisiert werden.The control signal formed from the control signal components causes a yaw moment through torque vectoring via the actuator(s) on the vehicle. The build-up of the additional yaw moment can be realized by a distribution of drive torque, a braking intervention or a combination of both.
Der Vorsteueranteil, das heißt die erste Stellsignalkomponente, beruht auf Größen, die rauschfrei, zuverlässig und unverzögert vorliegen. Dadurch ist ein hochdynamischer, gleichwohl harmonischer Eingriff möglich.The pilot control component, i.e. the first control signal component, is based on variables that are noise-free, reliable and instantaneous. This makes a highly dynamic, yet harmonious intervention possible.
Mit der zweiten Stellsignalkomponente, die parallel zu der ersten Stellsignalkomponente generiert wird, können vor allem Modellierungsungenauigkeiten und Umwelteinflüsse kompensiert werden.The second control signal component, which is generated in parallel to the first control signal component, can primarily be used to compensate for modeling inaccuracies and environmental influences.
Durch die Vorsteuerung bleibt die am Regler anliegende Regeldifferenz in den meisten Fällen wesentlich geringer als in einer Vorrichtung ohne Vorsteuerung.Thanks to the pre-control, the control difference applied to the controller remains significantly lower in most cases than in a device without pre-control.
Hierdurch werden eine höhere Regelstabilität erzielt und höhere Reglerverstärkungen möglich.This achieves greater control stability and enables higher controller gains.
Die geringen Reglereingriffe tragen ferner zu einer größeren Harmonie der Regelung der Radmomente bei.The low level of controller intervention also contributes to greater harmony in the control of the wheel torques.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in further patent claims.
Der Fahrdynamikbeobachter ist vorzugsweise derart konfiguriert, um mithilfe des ersten Signals, welches den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung repräsentiert, und mithilfe des zweiten Signals, welches den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit repräsentiert, eine Soll-Gierrate und/oder eine Soll-Gierbeschleunigung zu ermitteln. Entsprechende Signale werden in der Vorsteuerung genutzt, um die erste Stellsignalkomponente zu generieren. Von der Vorsteuerung sowie dem Regler benötigte Signale werden so lediglich einmal berechnet.The vehicle dynamics observer is preferably configured in such a way as to determine a target yaw rate and/or a target yaw acceleration using the first signal, which represents the driver's request regarding the direction of travel, and using the second signal, which represents the driver's request regarding the driving speed. Corresponding signals are used in the precontrol to generate the first control signal component. Signals required by the precontrol and the controller are only calculated once.
Bevorzugt ist das dem Fahrdynamikbeobachter zugrundeliegende Referenzmodell des Fahrzeugs ein Einspurmodell. Es hat sich gezeigt, dass ein solches in der Lage ist, geeignete Führungsgrößen zur Ansteuerung von Fahrdynamikregelsystemen zu liefern. Im Vergleich zu Mehrspurmodellen ist der benötigte Rechenaufwand erheblich geringer. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in dem Fahrdynamikbeobachter Größen rückgekoppelt, die einen Schwimmwinkel an Vorder- und Hinterachse repräsentieren.The reference model of the vehicle on which the vehicle dynamics observer is based is preferably a single-track model. It has been shown that this is capable of providing suitable reference variables for controlling vehicle dynamics control systems. Compared to multi-track models, the required computing effort is significantly lower. In an advantageous embodiment, variables that represent a slip angle on the front and rear axles are fed back into the vehicle dynamics observer.
Zur Verbesserung der Güte der Regelung kann dem Regler als weitere Eingangsgröße ein die Fahrgeschwindigkeit repräsentierendes Signal aufgeschaltet werden, so dass ein Regeleingriff durch den Regler fahrgeschwindigkeitabhängig möglich ist.To improve the quality of the control, a signal representing the driving speed can be connected to the controller as a further input variable, so that control intervention by the controller is possible depending on the driving speed.
Wie oben bereits ausgeführt, kann die Regelung der Radmomente durch Torque Vectoring sowohl über eine gezielte Verteilung des Antriebsmoments auf unterschiedliche Fahrzeugräder und/oder Fahrzeugachsen und/oder durch einen Bremseingriff erzielt werden. Im erstgenannten Fall ist am Fahrzeug mindestens ein Aktuator in Form eines Torque Vectoring Differenzial vorgesehen, das in herkömmlicher Art und Weise, beispielsweise wie in den oben genannten Veröffentlichungen ausgebildet sein kann. Ein Bremseingriff kann über dem Fachmann bekannte Radbremsen realisiert werden.As already explained above, the control of the wheel torques can be achieved by torque vectoring both through a targeted distribution of the drive torque to different vehicle wheels and/or vehicle axles and/or through a braking intervention. In the former case, at least one actuator in the form of a torque vectoring differential is provided on the vehicle, which can be designed in a conventional manner, for example as in the publications mentioned above. A braking intervention can be implemented using wheel brakes known to those skilled in the art.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung der Struktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beeinflussung der Querdynamik eines Kraftfahrzeugs, -
2 eine schematische Darstellung der Struktur des Fahrdynamikreglers mit Vorsteuerung und Regler, -
3 eine Detailansicht des Fahrdynamikbeobachters, und in -
4 eine Detailansicht der Vorsteuerung und des Reglers im Fahrdynamikregler.
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1 a schematic representation of the structure of a device according to the invention for influencing the lateral dynamics of a motor vehicle, -
2 a schematic representation of the structure of the vehicle dynamics controller with pilot control and controller, -
3 a detailed view of the vehicle dynamics observer, and in -
4 a detailed view of the pilot control and the controller in the vehicle dynamics controller.
Die in
Mit dem bzw. den Aktuatoren 4 ist es möglich, eine radindividuelle Einstellung von Antriebs- und Bremsmomenten vorzunehmen, um unabhängig von der Lenkung ein Giermoment zu erzeugen. Insbesondere kann trotz Geradeausstellung der Fahrzeugräder ein Gieren des Fahrzeugs, d.h. ein Drehen um dessen Hochachse erzielt werden. Ferner kann einem durch den Lenkeinschlag der Fahrzeugräder verursachten Giermoment ein zusätzliches Giermoment überlagert werden. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Torque Vectoring Differenziale, welche es gestatten, wahlweise ein schnelleres oder langsameres Rad einer Achse mit höherem Antriebsmoment zu beaufschlagen und/oder die Verteilung des Antriebsmoments die auf Vorder- und Hinterachse zu beeinflussen. Ein vermindertes Antriebsmoment oder Bremsmoment kann auch über am Fahrzeug vorhandene Radbremsen dargestellt werden.With the actuator(s) 4, it is possible to adjust the drive and braking torques for each wheel in order to generate a yaw moment independently of the steering. In particular, despite the vehicle wheels being in a straight-ahead position, the vehicle can yaw, ie rotate about its vertical axis. Furthermore, an additional yaw moment can be superimposed on a yaw moment caused by the steering angle of the vehicle wheels. This is preferably done by means of one or more torque vectoring differentials, which allow a higher drive torque to be applied to either a faster or slower wheel on an axle and/or to influence the distribution of the drive torque on the front and rear axles. A reduced drive torque or braking torque can also be represented by wheel brakes present on the vehicle.
Die Ermittlung der erforderlichen Antriebs- und Bremsmomente bzw. entsprechender Stellsignale zur Beeinflussung des querdynamischen Fahrverhaltens soll nachfolgend näher erläutert werden. Dabei kommt ein kombinierter Vorsteuer-Regler-Ansatz auf der Basis eines invertierten Einspurmodells zur Anwendung.The determination of the required drive and braking torques or corresponding control signals to influence the lateral dynamic driving behavior will be explained in more detail below. A combined pilot-controller approach based on an inverted single-track model is used.
Der Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung lässt sich mittels eines Lenkradwinkelsensors erfassen. Hiermit ist aufgrund der mechanischen Gegebenheiten des Fahrzeugs letztlich auch der Lenkwinkel δva an der Vorderachse bekannt.The driver's wishes regarding the direction of travel can be detected using a steering wheel angle sensor. Due to the mechanical conditions of the vehicle, the steering angle δ va on the front axle is ultimately known.
Der Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit kann beispielsweise durch Auswertung der Signale eines Fahrpedalsensors ermittelt werden, der die Fahrpedalstellung erfasst. Alternativ oder ergänzend können zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit auch weitere Sensoren, beispielsweise Raddrehzahlsensoren an den Fahrzeugrädern ausgewertet werden. Entsprechende Signale sind an Fahrzeugen, die mit einem Antiblockiersystem oder einem Elektronischen Stabilitätsprogramm ausgerüstet sein, in der Regel verfügbar.The driver's wish regarding the driving speed can be determined, for example, by evaluating the signals from an accelerator pedal sensor that detects the accelerator pedal position. Alternatively or additionally, other sensors, for example wheel speed sensors on the vehicle wheels, can also be evaluated to determine the driving speed. Corresponding signals are generally available on vehicles equipped with an anti-lock braking system or an electronic stability program.
Aus Lenkradwinkel und Fahrpedalstellung wird die Wunschbewegung des Fahrzeugs ermittelt.The desired movement of the vehicle is determined from the steering wheel angle and accelerator pedal position.
Wie
Der Fahrdynamikbeobachter 2 beinhaltet ein Reifenmodell 21, mit dem aus den Schräglaufwinkeln αv und αh der Fahrzeugräder an der Vorder- und Hinterachse die an den Achsen wirkenden Seitenkräfte Fyv und Fyh wie folgt ermittelt werden.
Mittels der Seitenkräfte der Vorder- und Hinterachse Fyv und Fyh lassen sich in einem weiteren Modul 22 die im Fahrzeugschwerpunkt wirkenden Kräfte und Momente, insbesondere die Querkraft Fy und das Giermoment Mz berechnen. Es gilt insbesondere:
In Verbindung mit dem den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit repräsentierenden Signal xap können aus der Querkraft Fy und dem Giermoment Mz durch Integration unter Berücksichtigung der geometrischen Gegebenheiten des Fahrzeugs in einem weiteren Modul 23 die Gierrate Ψ̇ref und die Gierbeschleunigung Ψ̇ref berechnet werden. Ferner können die Geschwindigkeit in Fahrzeuglängsrichtung vx und die Geschwindigkeit in Fahrzeugquerrichtung vy berechnet werden. Für letztere gilt:
Mit Hilfe der so ermittelten Größen lassen sich in einem weiteren Modul 24 die Schwimmwinkel βv und βh an Vorder- und Hinterachse wie folgt berechnen:
Die die Schwimmwinkel βv und βh an Vorder- und Hinterachse repräsentierenden Signale sind in dem Fahrdynamikbeobachter 2 rückgekoppelt und werden zur Berechnung der o.g. Schräglaufwinkel αv und αh wie folgt verwendet:
Die Ausgangsgrößen des Fahrdynamikbeobachters 2, nämlich die Gierrate Ψ̇ref und die Gierbeschleunigung Ψ̇ref dienen neben dem ersten, den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung repräsentierenden Signal und dem zweiten, den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit repräsentierenden Signal als Eingangsgrößen für den Fahrdynamikregler 3, wie dies in
Weiterhin werden aus am Fahrzeug verfügbaren, gemessenen Parametern die aktuelle Gierrate Ψ̇ist und gegebenenfalls weiterhin die aktuelle Gierbeschleunigung Ψ̇ist ermittelt. Entsprechende Signale können beispielsweise über ein Bussystem dem Fahrdynamikregler 3 bereitgestellt werden.Furthermore, the current yaw rate Ψ̇ is and, if necessary, the current yaw acceleration Ψ̇ is determined from the measured parameters available on the vehicle. Corresponding signals can be provided to the
Sowohl die Vorsteuerung 31 als auch der Regler 32 sind mit dem Fahrdynamikbeobachter 2 verbunden. Dabei erhält die Vorsteuerung 31 als Führungsgrößen die Soll-Gierrate Ψ̇ref, die Soll-Gierbeschleunigung Ψ̇ref, den Lenkradwinkel und die Fahrgeschwindigkeit, während am Regler 32 die Soll-Gierrate Ψ̇ref und/oder die Soll-Gierbeschleunigung Ψ̇ref eingangsseitig genutzt werden. Wie
Die Kombination von Vorsteuerung 31 und Regler 32 im Verbund mit einem Fahrdynamikbeobachter 2 gestattet eine hochdynamische Beeinflussung der Fahrzeuggierrate. In der Vorsteuerung 31 erfolgt dabei die Grundeinstellung des Stellsignals für den bzw. die Aktuatoren 4. Da als Eingangsgrößen lediglich die Fahrgeschwindigkeit und der Lenkradwinkel bzw. korrespondierende Parameter zur Berechnung der Referenzwerte und des vorzusteuernden Moments benutzt werden und diese Eingangsgrößen rauschfrei, zuverlässig und unverzögert vorliegen, können Torque Vectoring Eingriffe hochdynamisch erfolgen. Zudem kann die Vorsteuerung 31 den Regler 32 wirksam entlasten, was zu einem harmonischen Fahrverhalten führt. Die am Eingang des Reglers 32 anliegende Regeldifferenz ist wesentlich geringer als in einem Fahrdynamikregler ohne Vorsteuerung 31. Über den Regler 32 werden vor allem Modellierungsungenauigkeiten und Umwelteinflüsse kompensiert. Dadurch ergibt sich ein stabiles System, das zudem hohe Reglerverstärkungen zulässt.The combination of
Von dem vorstehend erläuterten Aufbau kann insbesondere hinsichtlich der Konfiguration des Fahrdynamikbeobachters 2 und der Eingabeelemente 1 abgewichen werden, solange gewährleistet wird, dass dem Fahrdynamikregler 3 Signale übermittelt werden, die einen Fahrerwunsch hinsichtlich Fahrtrichtung und Fahrgeschwindigkeit möglichst rauschfrei und unverzögert repräsentieren.The structure explained above can be deviated from, particularly with regard to the configuration of the driving
Zur Beeinflussung der Querdynamik eines Kraftfahrzeugs durch radindividuelle Einstellung von Antriebs- und/oder Bremsmomenten wird man vorzugsweise wie folgt verfahren.To influence the lateral dynamics of a motor vehicle by adjusting drive and/or braking torques for each wheel, the procedure is preferably as follows.
Mittels den Fahrerwunsch hinsichtlich Fahrtrichtung und Fahrgeschwindigkeit repräsentierender Signale, beispielsweise einem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel und einer vom Fahrer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit, werden anhand eines Referenzmodells des Fahrzeugs auf der Grundlage eines Einspurmodells Sollwerte für die Gierrate und/oder die Gierbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt.By means of signals representing the driver's wishes with regard to the direction of travel and driving speed, for example a steering wheel angle specified by the driver and a driving speed specified by the driver, target values for the yaw rate and/or the yaw acceleration of the vehicle are determined using a reference model of the vehicle based on a single-track model.
Aus den genannten fahrerseitigen Eingangsgrößen und/oder mittels des Referenzmodells gewonnener Sollwerte wird eine erste Stellsignalkomponente s1 für den bzw. die Aktuatoren 4 generiert. Dabei stellt die erste Stellsignalkomponente s1 in der Regel den Hauptanteil eines Zusatzgiermoments MZ,TV durch Torque Vectoring dar.A first control signal component s 1 for the actuator(s) 4 is generated from the aforementioned driver-side input variables and/or setpoint values obtained using the reference model. The first control signal component s 1 generally represents the main portion of an additional yaw moment M Z,TV through torque vectoring.
Aus den Sollwerten des Referenzmodells sowie aus korrespondierenden, gemessenen oder aus gemessenen Fahrzeugparametern ermittelten Istwerten wird ferner eine Gierraten- und/oder Gierbeschleunigungsdifferenz gebildet.A yaw rate and/or yaw acceleration difference is further formed from the target values of the reference model and from corresponding, measured or actual values determined from measured vehicle parameters.
Parallel zu der Generierung der ersten Stellsignalkomponente s1 wird aus der Gierraten- und/oder Gierbeschleunigungsdifferenz eine zweite Stellsignalkomponente s2 für den bzw. die Aktuatoren 4 generiert. Diese wird der ersten Stellsignalkomponente s1 aufaddiert, um am Fahrzeug das gewünschte Zusatzgiermoment zu erzeugen.Parallel to the generation of the first control signal component s 1 , a second control signal component s 2 is generated for the actuator(s) 4 from the yaw rate and/or yaw acceleration difference. This is added to the first control signal component s 1 in order to generate the desired additional yaw moment on the vehicle.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention was explained in more detail above using an exemplary embodiment. However, it is not limited to this, but includes all configurations defined by the patent claims.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- EingabeelementeInput elements
- 22
- FahrdynamikbeobachterVehicle dynamics observer
- 33
- FahrdynamikreglerDriving dynamics controller
- 44
- Aktuator(en)actuator(s)
- 2121
- ReifenmodellTire model
- 2222
- Modulmodule
- 2323
- Modulmodule
- 2424
- Modulmodule
- 3131
- VorsteuerungPilot control
- 3232
- ReglerRegulator
- FyvFyv
- Seitenkraft an der VorderachseLateral force on the front axle
- FyhFyh
- Seitenkraft an der HinterachseLateral force on the rear axle
- FyFy
- QuerkraftTransverse force
- MzMarch
- GiermomentYaw moment
- MZ,TVMZ,TV
- Zusatzgiermoment durch Torque VectoringAdditional yaw moment through torque vectoring
- s1s1
- StellsignalkomponenteControl signal component
- s2s2
- StellsignalkomponenteControl signal component
- xapxap
- FahrgeschwindigkeitsignalDriving speed signal
- αvαv
- Schräglaufwinkel der VorderachseSlip angle of the front axle
- αhahh
- Schräglaufwinkel der HinterachseSlip angle of the rear axle
- βvβv
- Schwimmwinkel an der VorderachseSlip angle on the front axle
- βhβh
- Schwimmwinkel an der HinterachseSlip angle on the rear axle
- δvaδva
- LenkwinkelSteering angle
- Ψ̇istΨ̇is
- Ist-GierrateActual yaw rate
- Ψ̇istΨ̇is
- Ist-GierbeschleunigungActual yaw acceleration
- Ψ̇refΨ̇ref
- Soll-GierrateTarget yaw rate
- Ψ̇refΨ̇ref
- Soll-GierbeschleunigungTarget yaw acceleration
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-
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